施士元:居里夫人的中国弟子

施士元教授的导师居里夫人和他的学生吴健雄都曾是享誉世界的“物理女王”,在世界物理学领域占据一席之地,也始终是被津津乐道的话题,而在中国永远都是励志学习的榜样,而施士元自己却只是一个普普通通的大学教授而已。

施士元:居里夫人的中国弟子

施士元

施士元(1908—2007)是上海崇明县人,1908年3月20日出生于一个军官之家,其父施禹传曾毕业于保定军官学校,对子女教育甚严,而施士元则从小就开始接受传统启蒙教育。

1920年夏,施士元读完崇明三乐小学后,于同年秋天考入上海浦东中学,这所学校创办于1907年,是由一代营造业宗师杨斯盛毁家兴学创办的,黄炎培曾出任第一任校长。

施士元在中学时期就对理化课程产生浓厚兴趣,凡遇难解之题,总是锲而不舍地求得其解,还与志趣相同的王淦昌等同学成立了数理化学会,共同求解难题,甚至找来大学一年级数理化教材进行自学。

1925年8月,施士元与王淦昌一起考入清华学校大学部,当时清华大学部刚刚成立不久,先后创建了17个系,为清华升格为正式大学打下了基础。

1926年“三.一八惨案”发生时,施士元是这一事件的亲历者,所幸的是没有受到军警的伤害,而在近一年前上海发生“五卅惨案”时,施士元也是亲历者,这些都表明施士元是一个爱国者。

1926年秋天,清华学校大学部物理系正式成立,由叶企孙教授出任第一任系主任,由叶企孙、萨本栋、周培源、任之恭等这些清华出身的学生,构成了早期清华物理系教师的核心阵容,而施士元、王淦昌、周同庆、钟间等四人成为清华物理系第一届学生。

施士元:居里夫人的中国弟子

学生时期施士元

1928年,南京国民政府正式接管清华学校并任命罗家伦为校长,罗家伦力主将清华学校改组为国立清华大学,否则他绝不赴任,正是由于罗家伦的坚持,国立清华大学诞生了,并为清华大学延揽了一大批知名教授。

1929年6月施士元从清华大学物理系毕业并获学士学位,在清华四年大学生活,受业于叶企孙等教授,获得了大量的物理基础理论知识,得到了物理学科锻炼,为日后开展科学研究奠定了基础。

1929年夏,施士元考取了江苏省官费生留学资格,被公派到法国留学,王淦昌被留校担任助教,第二年考取官费生赴德国柏林大学留学,而周同庆考取了“庚款”公费留学,入普林斯顿大学物理系师从吴有训的导师康普顿攻读研究生。

1929年冬,施士元从上海乘邮轮抵达法国马赛港,进入巴黎大学镭研究所师从居里夫人攻读研究生,这里是当时全世界放射性研究三大中心之一,而居里夫人曾于1903年和1911年分别荣获诺贝尔物理学奖和诺贝尔化学奖。

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在法国留学的施士元

早在1924年,中国女留学生劳君展曾师从居里夫人攻读镭学,当施士元拿着清华大学校长罗家伦的推荐信交给居里夫人时,居里夫人对施士元甚为满意,并免去了对他的入学考试。

在居里夫人实验室,施士元有机会聆听了狄拉克、玻恩、海森堡、德布罗意等世界物理学界大咖的讲课和学术报告,可谓是受益匪浅,这让他能够了解世界物理学界最前沿的课题和发展方向。

施士元始终以海森堡为自己学习的榜样,海森堡是量子力学的主要创始人之一,也是哥本哈根学派的代表人物之一,也是继爱因斯坦之后最有作为的科学家之一,1932年诺贝尔物理学奖获得者,海森堡出生于1901年,仅比施士元年长七岁。

1931年,在居里夫人的指导下,施士元发现了谱线的精细结构,这是物理学上的重大发现,其论文被居里夫人推荐到法国《科学院院报》上发表。

施士元还完成了锕元素的核谱测定,成为该领域研究取得成果的第一人,施士元与居里夫人还发现了a射线精细结构的能量与y射线的能量严格相等,这是核物理研究领域中的重要发现,对原子弹的实验成功至关重要。

施士元:居里夫人的中国弟子

居里夫人在实验室

1932年寒假,施士元前往德国哥廷根拜访量子力学奠基人之一玻恩,玻恩是犹太人,正受到纳粹党的迫害,准备前往英国爱丁堡大学应聘。

上世纪三十年代初,德国两位科学家曾告诉居里夫人女婿约里奥,他们曾发现能量很强的伽马射线,可以把原子核中的核子撞出来,但约里奥并没有特别在意,只是把这一研究告知了施士元,施士元从中受到启发,并进行了科学实验,但却没有取得科研成果。

实际上这个被撞出来的核子就是中子,后来被英国学者证实,而中子的发现则是研究原子弹和氢弹最重要的理论依据,施士元遗憾的与此研究成果失之交臂,痛失了获得诺贝尔物理学奖的机会。

1933年施士元的博士论文《放射性同位素钍的反射性沉淀物的β能谱》答辩会在巴黎大学理学院阶梯教室进行,由居里夫人、佩恁和德比尔纳三位世界顶级物理学家组成答辩委员会,施士元顺利获得巴黎大学国家科学博士学位,他与郑大章都是居里夫人培养的获得博士学位的中国留学生,这一经典时刻,被施士元的同学拍摄下来,成为非常难得的一张历史经典老照片。

施士元:居里夫人的中国弟子

施士元博士答辩时场景

1933年初夏,施士元谢绝居里夫人的挽留,取道德国、波兰和苏联回国,当他在海参崴搭乘邮轮抵达上海时,适逢“中国物理学会”在交通大学召开第二届年会,施士元应邀在会上作了《关于放射性β元素磁谱的报告》,在与会人员当中引起强烈反响。

施士元临回国之前,通过导师居里夫人,为母校清华大学购买了极为珍贵的几克镭,这为后来中国培养放射性专业人才和“两弹一星”实验成功,发挥了极大的作用。

施士元很快接到中央大学和浙江大学的聘书,经再三权衡,决定接受中央大学校长罗家伦的聘书,出任中央大学物理系教授兼系主任,年仅25岁的施士元成为全国大学中最年轻的教授和系主任。

中央大学物理系起始于胡刚复教授,当年他在南京高等师范学校建立了物理系,培养了吴有训、严济慈等物理学家,1927年夏国立第四中山大学成立时,胡刚复邀请刚刚回国不久的吴有训出任物理系主任,后来吴有训前往清华大学接替叶企孙出任物理系主任,中央大学物理系主任由倪尚达教授出任。

施士元为物理系四年级开设近代物理等课,吴健雄成为施士元的学生,老师仅比学生年长四岁,他在指导吴健雄撰写《证明布喇格定律》毕业论文时,多次向她讲述居里夫人献身科学的严谨态度和钻研精神,将世界“科学女神”精神和意志移植到了吴健雄身上,吴健雄曾说过:“真正把我领进物理学的人是施士元教授。”

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施士元结婚照

1936年施士元的老同学周同庆由北京大学物理系教授出任中央大学物理系主任,当年二人曾一同接待物理大师玻尔访问中央大学。

抗战爆发后不久,施士元随中央大学迁往重庆沙坪坝,由于战时物资极度匮乏,施士元投身于军工研究,利用石墨坩埚制造氧化铅,制造成性能良好的蓄电池,他还与人合作生产铅板,供战时公路运输之用,其所设计制造的无线电收发报机也投入使用,浙江大学的束星北教授也曾研制收发报机和雷达等军用器材,这些科学家利用自己的聪明才智为抗战做出了自己的贡献。

1945年8月,美国在日本广岛和长崎投下了两颗原子弹,其产生的爆炸威力震惊了整个世界,为了满足公众的好奇心,施士元利用自己的核物理知识专业特长,不辞辛劳地作了许多场科普报告,他的学生吴健雄就曾参与研制原子弹的“曼哈顿计划”,抗战胜利后,施士元再次出任中央大学物理系代主任。

1949年春,时任中央大学校长周鸿经奉蒋介石之命,组织学校搬迁至台湾,由于物理系的图书器材最多,学校特意送来一些木箱,施士元借口木箱质量太差抵制搬迁,最终中央大学完整地保存了下来,这其中蕴含着施士元的功劳。

施士元:居里夫人的中国弟子

施士元全家福

1952年全国高等院校院系调整时,魏荣爵教授被任命为南京大学物理系主任,施士元继续留在物理系担任教授和核物理教研室主任,先后编写了X光结构分析、核理论、粒子物理等教材,培养了一大批物理学人才。

五十年代,施士元与程开甲在南京大学创办了原子核物理专业,编著了《核物理》和《量子力学》教材,为了普及原子核理论知识,施士元不得不开设辅导讲座,进行深入浅出的授课,这些授课稿被整理成为《核反应堆理论导论》一书出版,此后几十年里依然是从事核反应堆设计学子的入门教材。

施士元:居里夫人的中国弟子

《核反应堆物理导论》

施士元在教学和科研领域辛勤耕耘了一生,为国家培养了大批物理人才,仅院士就十几名之多,就连他二女儿施藴渝也是中科院院士,同时也是第三世界科学院院士,但施士元却没有被评选为院士,他既不是1955年的学部委员,也不是1980年的院士,甚至连博士生导师都不是,这实在是一个值得深思的问题,作为居里夫人培养的中国籍物理学博士,确实是“混”的有点“惨”,但吴健雄对她这位老师却尊崇有加,只要她回到中国,一定会去拜见自己的恩师施士元。

施士元:居里夫人的中国弟子

施士元与吴健雄

1987年,已经79岁的施士元教授正式退休,被南京大学物理系聘为荣誉系主任,像他一样在一所大学工作了一辈子的人并不多见。

施士元:居里夫人的中国弟子

晚年的施士元

退休后的施士元在生活中又找到了新的乐趣,八十岁的他开始自学油画并乐此不疲,临摹法国、意大利、德国、荷兰等古典名画几十幅,而自己创作的油画达100多幅,尤其称奇的是,施士元竟然无师自通,其油画竟然达到了专业水准,其创作的油画作品《燕归来》,还曾参加过1993年举办的中国油画展。

施士元:居里夫人的中国弟子

八十岁的施士元开始自学油画

2007年9月19日,南京大学物理系和江苏省物理学会为施士元举办了百岁庆生,祝贺他走过了一个世纪的人生,而他只是一个普通的大学教授,其一生唯一的光环就是居里夫人的学生。

2007年9月28日,在物理学领域耕耘一生的施士元教授在江苏省南京市人民医院谢幕。


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